Устройство защиты системы двигатель-генератор от превышения частоты вращения Советский патент 1992 года по МПК H02H7/93 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты двигателя, (например, дизель-турбины), работающего на генератор.

Известна система, содержащая двигатели постоянного тока, работающего на постоянную нагрузку и соединенные с нагрузкой кинематическими передачами с упругими элементами, каждый двигатель имеет блоки выделения первой и второй производных.

Известно устройство, содержащее золотник аварийного закрытия направляющего аппарата турбины, пороговый элемент, два датчика превышения частоты вращения, элемент И, элемент деблокирования.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее формирователь импульсов, частота следования которых пропорциональна частоте вращения вала, триггер со счетным входом, логический повторитель с задержкой срабатывания по переднему фронту входного сигнала, одновибратор, двухвходовой элемент И.

Недостатком данного устройства, как и аналогов, является сравнительно малое быстродействие и надежность в работе, которая не обеспечивается, например, при неисправности топливной аппаратуры дизеля.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности работы устройства.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем генератор, блок измерения частоты вращения, входом подсоединенный к генератору и первым выходом подключенным к блоку измерения производной, а втоVI

GO

-ч о о ю

рым и третьим выходами - соответственно к первому входу блока умножения и входу первого компаратора. Первым и вторым выходами блока измерения производной подсоединен к второму входу блока умножения и входу второго компаратора, а его выходом служит первый вход первого блока сравнения. Вторым входом первого блока сравнения служат последовательно подключенные через первый вход второго блока сравнения и первый выход преобразователя, подключенного к входу генератора, а через второй вход второго блока сравнения и вход блока памяти - к второму выходу преобразователя. Выход первого и второго компараторов подсоединены к входам первого элемента И, выходом которого является S-вход триггера, а его R-входом - команда сброса к остальным устройствам, выход т риггера подсоединен к С-выходу АЦП с динамической компенсацией,к первым выходам N элемента И и через последовательно соединенные усилитель - к блокировке автоматического воздушного выключателя генератора (ABB), запуску аварийного дизель-генератора (АДГ). Выход АЦП подсоединен к первому входу сумматора и первому входу ОЗУ, выход ОЗУ подсоединен ко второму входу сумматора, а вход АЦП через последовательно соединенный диод- к выходу первого блока сравнения. Выход сумматора подсоединен к входу регистра, а его вход - к вторым входам элемента И, которые своими выходами подсоединены через усилители к их контактам нагрузки. Выход АЦ I Конец счета подсоединен к делителю частоты, первый выход которого соединен с С-входом с/мматора, а второй с С-входом ОЗУ, регистра и блока памяти.

Такое конструктивное решение позволяет избежать аварийных режимов работы двигателя.

Существенность отличий устройства достигается тем,что оно позволяет увеличить нагрузку на двигатель за счет свободных потребителей, а значит момент сопротивления, следовательно, остановить разнос. Именно эти существенные отличия приводят к тому, что повышается надежность и быстродействие работы устройства.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство включает генератор 1, блок 2 измерения частоты вращения, входом подсоединенный к входу генератора и первым выходом блока 3 измерения производной, а вторым и третьим выходом - к первому входу блока 4 умножения, к первому входу первого компаратора 5, вторым входом которого является заданное значение частоты вращения Л/э. Первым и вторым входом блок измерения производной подсоединен к второму входу блока умножения и к входу второго компаратора 6, а

третьим входом блока умножения является коэффициент К, а его выходом первый вход первого блока сравнения 7. Вторым входом первого блока 7 сравнения служит последовательно подключенные первый вход второго блока 8 сравнения и первый вход преобразователя 9, подключенного к входу генератора 1, а через второй вход второго блока 8 сравнения и вход блока 10 памяти - к второму входу преобразователя 9.

Вход первого и второго компараторов 5,

6 подсоединены к входам первого элемента И 11, выходом которого является S-вход триггера 12, а его R-входом - команда сброса к остальным устройствам. Вход триггера

12 подсоединен к С-входу АЦП 13 с динамической компенсацией, к первым выходам элемента И 14 и через последовательно соединенный усилитель 15 к блокировке ABB и запуску АДГ. Выход АЦП 13 подсоединен

к входу сумматора 16 и первому входу ОЗУ 17, выход которого соединен с вторым входом сумматора 16, а вход АПЦ 13 через диод 18 - с выходом первого блока 7 сравнения. Выход сумматора 16 подсоединен к входу регистра 19, а его выход - к вторым входам элемента И 14, которые своими выходами подсоединены через усилитель 20 к контактам нагрузки. Выход АЦП 13 Конец счета подсоединен к делителю 21 частоты,

первый выход которого соединен с С-входом сумматора 16, а второй с С-входами ОЗУ 17, регистра 19 и блока 10 памяти. .

Устройство работает следующим образом.

При частоте вращения вала двигателя W больше Л/Э и скорости изменения частоты вращения W больше нуля срабатывают компараторы 5, 6, что приводит к установке триггера 12 в состояние логической единицы. Триггер 12 вырабатывает разрешающий сигнал на работу АЦП 13, на отключение ABB, запуск АДГ и на разрешение подключения групп потребителей через элемента И 14.

Сигнал блока умножения 4 сравнивается в первом блоке 7 сравнения с сигналом от второго блока 3 сравнения АР, в начальный момент времени выходной сигнал второго блока сравнения равен нулю. Входной сигнал первого блока 7 сравнения через диод 13, предотвращающий отключение избыточных потребителей (когда Р А Р) поступает на вход АЦП 13, в котором при

наличии разрешающего сигнала триггера 12 будут подключены М групп потребителей электроэнергии. АЦП 13, кроме того, вырабатывает сигнал Конец счета, который поступает на делитель 21 частоты, который необходим для синхронизации работы сумматора 16, ОЗУ 17, регистра 19, блока памяти 10. Синхронизирующий сигнал в блок памяти необходим для обновления информации о мощности на шинах генератора после каждого подключения групп потребителей.

Синхронизации работы сумматора 16, ОЗУ 17, регистра 19 происходятследующим образом. Сначала происходит суммирование сигнала с АЦП 13 и ОЗУ 17 в сумматоре 16, а затем по импульсу со второго выхода делителя частоты 21 - перезапись состояния ОЗУ 17 и запись содержимого сумматора 16 в регистр 19. Таким образом ОЗУ 17 позволяет при новом подключении потребителей хранить предыдущую информацию. Делитель 21 частоты необходим для выдержки времени между подключением групп потребителей. Сигнал с выходов регистра 19 поступает на элемент И 14, управляет подключением контактов, обеспечивая подключение требуемой мощности.

Устройство позволяет повысить надежность двигателя в работе и уменьшить время срабатывания до 50 мс,

Формула изобретения

Устройство защиты системы двигатель- генератор от превышения частоты вращения двигателя, содержащее блок измерения частоты вращения с выводами, предназначенными для подключения к генератору системы, первый элемент И и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности устройства в работе, элемент И выполнен в виде N элементов И, первый выход блока измерения частоты вращения подсоединен к входу введенного блока измерения производной, а второй и третий - к первому входу введенного блока

умножения и к входу введенного первого компаратора соответственно, первый и второй выходы блока измерения производной подсоединены к второму входу блока умножения и входу введенного второго компаратора, выход блока умножения соединен с первым входом введенного первого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу введенного второго блока

сравнения, первый вход которого подключен к выходу введенного блока память, первый вход которого и второй вход второго блока сравнения подключены к клеммам для соединения с выходами генератора преобразователя системы, выход первого и второго компараторов подключены к входам введенного второго элемента И, выход которого подключен к S-входу R-S-триггера, а его R-вход- к клемме команды сброса остальных устройств, выход R-S-триггера подсоединен к С-входу введенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с динамической компенсацией, к первым входам N-элементов И и через усилитель к клемме для соединения с блокировкой автоматического воздушного выключателя (ABB) генератора и запуску аварийного дизель-генератора (АДГ), выход АЦП подсоединен к первому входу введенного

сумматора и первому входу введенного блока запоминания (ОЗУ), выход которого подсоединен к второму входу сумматора, а вход АЦП через введенный диод подключен к выходу первого блока сравнения, выход сумматора подключен к входу введенного регистра, выход которого подключен к вторым входам N-элементов И, выходы которых подсоединены к исполнительному органу, выполненному в виде контакторов электрических потребителей с усилителями на входе, кроме того выход АЦП Конец счета подсоединен к введенному делителю частоты, первый выход которого соединен с С- входом сумматора, а второй с С-входом

ОЗУ, регистра и вторым входом блока памяти.

LJLJ

Использование: надежная и быстродействующая защита двигателя, например, диJr зельтурбины, работающего на генератор от превышения частоты вращения. Сущность изобретения: при частоте вращения вала двигателя больше заданной и скорости изменения частоты вращения больше нуля срабатывают компараторы 5, 6, что приводит к установке триггера 12 в состояние 1. Триггер 12 вырабатывает разрешающий сигнал на работу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13, на отключение автоматического воздушного выключателя (ABB), запуск аварийного дизель-генератора (АДГ) и на разрешение подключения групп потребителей через блоки 4 логического умножения. Блок 4 умножения определяет необходимую мощность для предотвращения разноса. 1 ил.

NJ

-

.

ч

«

тШм-3

ъ

S Г

Ж

/

/V

f /Укз

x

1 ф

1о

г